文档介绍：第二章导热基本定律及稳态导热
§2-1 导热基本定律
一、温度场(Temperature field)
某时刻空间所有各点温度分布的总称
温度场是时间和空间的函数,即:
稳态温度场
Steady-state conduction)
非稳态温度场
(Transient conduction)
等温面与等温线
(1) 温度不同的等温面或等温线彼此不能相交
●等温面:同一时刻、温度场中所有温度相同的点连接起来
所构成的面
●等温线:用一个平面与各等温面相交,在这个平面上得到
一个等温线簇
等温面与等温线的特点:
(2) 在连续的温度场中,等温面或等温线不会中断,它们或
者是物体中完全封闭的曲面(曲线),或者就终止与物
体的边界上
物体的温度场通常用等温面或等温线表示
等温面上没有温差,不会有热量传递
温度梯度
(Temperature gradient )
不同的等温面之间,有温差,有热量传递
温度梯度:沿等温面法线方向上的温度增量与法向距离比值的极限,gradt
直角坐标系:(Cartesian coordinates)
注:温度梯度是向量;正向朝着温度增加的方向
热流密度矢量
热流密度:单位时间、单位面积上所传递的热量;
直角坐标系中:
热流密度矢量:等温面上某点,以通过该点处最大热流密度的
方向为方向、数值上正好等于沿该方向的热
流密度
不同方向上的热流密度的大小不同
(Heat flux)
二、导热基本定律(Fourier’s law)
1822年,法国数学家傅里叶(Fourier)在实验研究基础上,发现导热基本规律——傅里叶定律
导热基本定律:垂直导过等温面的热流密度,正比于该处的温度梯度,方向与温度梯度相反
热导率(导热系数)
直角坐标系中:
注:傅里叶定律只适用于各向同性材料各向同性材料:热导率在各个方向是相同的
(Thermal conductivity)
有些天然和人造材料,如:石英、木材、叠层塑料板、叠层金属板,其导热系数随方向而变化——各向异性材料
各向异性材料中:
三、热导率( Thermal conductivity )
热导率的数值:就是物体中单位温度梯度、单位时间、通过
单位面积的导热量
—物质的重要热物性参数
影响热导率的因素:物质的种类、材料成分、温度、湿度、
压力、密度等
热导率的数值表征物质导热能力大小。实验测定
不同物质热导率的差异:构造差别、导热机理不同
1、气体的热导率
气体的导热:由于分子的热运动和相互碰撞时发生的能量传递